Регистрационный № ТД-I.012/тип.

метрология, стандартизация и сертификация

Учебная программа для высших учебных заведений

Кафедрой метрологии и стандартизации Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол № 2 от 27.10.2005);

Научно-методическим советом Учреждения образования «Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники» (протокол № 3 от 21.12.2005)

СОГЛАСОВАНА С:

Председателем Учебно-методического объединения вузов Республики Беларусь по образованию в области информатики и радиоэлектроники;

Начальником Управления высшего и среднего специального образования Министерства образования Республики Беларусь;

Первым проректором Государственного учреждения образования «Республиканский институт высшей школы»

Целью изучения дисциплины МСиС является приобретение студентами знаний и навыков в области метрологии, измерительной техники, метрологического обеспечения, технического нормирования, стандартизации и оценки соответствия (сертификации), а также умение практически применить полученные знания для повышения качественных показателей радиотехнических изделий.

В результате изучения дисциплины студенты должны:

знать:

- основные принципы, методы и средства измерений электрических, радиотехнических и других величин в широком диапазоне частот измерительных сигналов и широких пределах изменения значений измеряемых величин;

- основы теории погрешностей и метрологического обеспечения разработки, производства и эксплуатации изделий радиотехники и радиоэлектроники;

- конкретные типы современных отечественных и зарубежных электро- и радиоизмерительных приборов, установок и систем общего и специального назначения;

- основные положения национальной системы сертификации (НСС), государственной системы стандартизации (ГСС) и государственной системы обеспечения единства измерений (ГСИ);

- основные принципы обеспечения взаимозаменяемости и ее виды;

- основы метрологического обеспечения качества продукции;

приобрести навыки:

- метрологически правильного выбора метода и средства измерения;

- методически правильного выполнения измерений, оценки точности и оформления результатов измерений в соответствии с действующей нормативной документацией;

- эксплуатации современной отечественной и зарубежной электро- и радиоизмерительной аппаратуры в процессе разработки, производства и эксплуатации радиоэлектронных средств;

- правильного применения методов, выбора необходимых схем и методов сертификации и успешно реализовывать их в конкретных практических ситуациях;

- правильного выбора методов и средств измерений;

- обработки результатов измерений и оценки их точности;

- самостоятельно разбираться в новых вопросах сертификации, технического нормирования, стандартизации и метрологического обеспечения;

- основные проблемы и понятия метрологии и измерительной техники;

- влияние метрологии на научно-технический прогресс в обществе;

- связь метрологии с наукой, производством и эксплуатацией радиотехнических и радиоэлектронных средств;

- нормативные документы на параметры изделий радиоэлектроники;

- связь контроля и диагностики параметров сигналов и изделий с обеспечением их качества;

- составляющие погрешностей результатов измерений;

- основные задачи технического нормирования и стандартизации (тнис), а также оценки соответствия (ос);

- о международных и региональных организациях по техническому нормированию, стандартизации, метрологи и сертификации;

- эталонах физических величин и о гси на их основе;

- современных методах и средствах измерений;

- основных направлениях дальнейшего развития стандартизации, сертификации и метрологического обеспечения;

уметь анализировать:

- методы измерений и примеряемые средства измерений с точки зрения достижения единства и требуемой точности измерений;

- погрешности результатов измерений и средств измерений;

- результаты измерений параметров сигналов и изделий радиоэлектроники;

- проблемы, возникающие при решении задач по ТНиС и ОС.

Дисциплина МСиС методически тесно связана с другими дисциплинами данных специальностей.

Материалы дисциплины базируются на знаниях, полученных студентами при изучении следующих дисциплин: физика, высшая математика, теория вероятностей и математическая статистика, дискретная математика, электротехника, электронные приборы, техническая электроника, электромагнитные поля и волны, цифровая и вычислительная техника.

Дисциплина МСиС методически связана с другими учебными дисциплинами специальностей в области-информатики и радиоэлектроники, изучаемыми в предыдущих семестрах: философией, высшей математикой, физикой, теорией вероятностей и математической статистикой, основами экологии.

Программа рассчитана на объем 108 учебных часов. Примерное распределение учебных часов по видам занятий: лекций – 68 ч., лабораторных работ 17ч., практических занятий – 17 ч. Изучение дисциплины заканчивается сдачей зачета по практическому и теоретическому курсу, к которому студенты допускаются только при условии успешного выполнения контрольного задания, лабораторных и практических занятий.

Темы 1.12 и 1.15 рекомендуются в качестве дополнительных только для специальности I-39 01 04 «Радиоэлектронная защита информации». Темы 1.16 и 1.17 рекомендуется исключить.

Раздел 1 Основы метрологии и измерительной техники

ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Основные термины и определения в области метрологии: метрология, физические величины и их единицы, измерения и их виды, принципы и методы измерений, погрешности измерений и их разновидности, средства измерений.

Классификация средств измерений физических величин и принятая система их обозначений. Технические и метрологические характеристики средств измерений, погрешности средств измерений. Нормирование метрологических характеристик.
Тема 1.2 СИСТЕМАТИЧЕСКИЕ ПОГРЕШНОСТИ

Классификация систематических погрешностей. Способы обнаружения и оценки систематических погрешностей. Способы уменьшения и исключения систематических погрешностей.

Математическое описание случайных погрешностей и их вероятностных характеристик. Точечная и интервальная оценки случайных погрешностей результатов прямых равноточных измерений. Критерий грубых погрешностей. Оценка погрешностей результатов измерений с однократными наблюдениями.

Оценка случайных погрешностей результатов косвенных измерений. Критерий ничтожных погрешностей.

Тема 1.4 МАТЕМАТИЧЕСКАЯ ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Тема 1.5 МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ

Классификация измерительных приборов и преобразователей. Принятая система их обозначений. Общие требования к измерительным приборам и преобразователям. Общие структурные схемы приборов непосредственной оценки и сравнения, их краткая характеристика.

Тема 1.7 ИЗМЕРЕНИЕ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

Измерение тока и напряжения на радиочастотах. Выпрямительные и термоэлектрические амперметры. Принцип работы, область применения и основные характеристики.

Измерение напряжения электронными аналоговыми вольтметрами. Аналоговые вольтметры непосредственной оценки и сравнения. Типовые структурные схемы и основные функциональные узлы аналоговых вольтметров. Селективные вольтметры. Зависимость показаний вольтметров от формы кривой измеряемого напряжения.

Общие сведения и понятия в области цифровых измерительных приборов (ЦИП). Основные методы аналого-цифрового преобразования измеряемых величин. Аналого-цифровые преобразователи (АЦП) - как основные элементы ЦИП. Системы счисления и коды, применяемые в ЦИП. Классификация ЦИП в зависимости от метода аналого-цифрового преобразования и типа АЦП.

Измерение напряжения электронными цифровыми вольтметрами. Классификация цифровых вольтметров. Цифровые вольтметры постоянного тока, реализующие время-импульсный, частотно-импульсный и кодоимпульсный методы аналого-цифрового преобразования. Цифровые вольтметры переменного тока. Универсальные цифровые вольтметры и мультиметры. Основные узлы цифровых вольтметров.

Тема 1.8 ИЗМЕРЕНИЕ МОЩНОСТИ

Измерение поглощаемой мощности на высоких и сверхвысоких частотах. Тепловые методы измерения мощности: болометрический (термисторный) и термоэлектрический. Электронные методы: метод вольтметра и метод с использованием «горячих» носителей тока.

Измерение проходящей мощности. Метод с использованием направленных ответвителей, метод поглощающей стенки, метод с использованием эффекта Холла и пондеромоторный метод.
Тема 1.9 ИЗМЕРЕНИЕ ЧАСТОТЫ И ИНТЕРВАЛОВ ВРЕМЕНИ

Общие сведения и классификация приборов для измерения частоты и интервалов времени. Принципы и методы измерений частотных и временных параметров в различных частотных диапазонах.

Резонансные частотомеры, принцип работы, устройство и область применения. Цифровые частотомеры. Типовая, структурная схема цифрового частотомера, основные режимы работы и параметры цифровых частотомеров. Частотомеры низких, высоких и сверхвысоких частот.

Тема 1.10 ИЗМЕРЕНИЕ ФАЗОВОГО СДВИГА

ИСКАЖЕНИЙ СИГНАЛОВ

Анализ спектра сигналов. Общие сведения и краткая характеристика методов и способов анализа спектра. Фильтровые и цифровые анализаторы спектра. Анализаторы гармоник. Основные параметры и область применения анализаторов.

Измерение параметров модуляции. Основные виды модуляции и измеряемые параметры. Измерение коэффициента амплитудной модуляции, девиации частоты и индекса частотной модуляции.

Тема 1.12 ИЗМЕРЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СЛУЧАЙНЫХ СИГНАЛОВ

Тема 1.13 ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ

Измерительные генераторы импульсов и сигналов специальной формы. Генераторы шумовых сигналов.

Классификация методов и приборов для измерения параметров цепей с сосредоточенными постоянными. Понятие двухполюсников и четырехполюсников. Измеряемые параметры.

Измерение параметров двухполюсников. Магнитоэлектрические и электронные омметры. Основы теории и классификация измерительных мостов. Измерительные мосты постоянного и переменного токов. Измерительные мосты для измерения параметров двухполюсников. Резонансные приборы для измерения параметров двухполюсников контурного и генераторного типов. Цифровые приборы для измерения параметров двухполюсников.

Измерение параметров четырехполюсников. Измерители амплитудно-частотных, фазочастотных и амплитудных характеристик четырехполюсников. Компьютерно-измерительные системы для анализа АЧХ и ФЧХ четырехполюсников.

Общие сведения и классификация приборов для измерения параметров цепей с распределенными постоянными.

Измерение параметров двухполюсников. Измерительные линии. Измерители полных сопротивлений.

Измерение параметров четырехполюсников. Измерители коэффициента стоячей волны по напряжению (КСВН) и ослабления. Измерители S-параметров взаимных и невзаимных четырехполюсников.

Измерение неоднородностей в линиях передачи. Импульсные рефлектометры с зондирующим импульсом и единичным перепадом напряжения.
Тема 1.16 электрические измерений неэлектрических

величин (ЭИНЭ)

Общие сведения о применении электрических методов и средств измерений для измерения неэлектрических величин. Классификация измерительных преобразователей (ИП) неэлектрических величин в электрические.

Параметрические ИП: краткая характеристика и особенности отдельных видов. Генераторные ИП: основные виды и характеристики.

Измерительные цепи, используемые с рассмотренными преобразователями. Примеры ИП для измерения давлений, температур и др.

Классификация средств измерения геометрических параметров. Штриховые и концевые меры длины, угловые меры. Калибры, СИ общего назначения: штанген- и микрометрические инструменты, механические измерительные приборы. Оптические и оптико-механические измерительные приборы, измерительные микроскопы, проекторы.

Средства измерения параметров шероховатости поверхности: растровые микроскопы, профилографы и профилометры. Средства измерений геометрических параметров фотошаблонов и структур микросхем. Выбор методов и средств измерений и контроля геометрических параметров.
Тема 1.18 АВТОМАТИЗАЦИЯ ИЗМЕРЕНИЙ

Основные направления и принципы автоматизации. Частичная и полная автоматизация. Применение микропроцессоров в измерительных приборах. Измерительно-вычислительные комплексы. Информационно-измерительные системы. Примеры реализации.

Агрегатирование средств измерений. Принципы построения агрегатных комплексов средств измерений. Примеры реализации в измерительной технике.

Общие сведения об интерфейсах агрегатных комплексов средств измерений. Особенности реализации и применения последовательного связного интерфейса RS-232C и параллельного интерфейса IEEE-488 (КОП).

Ретроспектива развития техники и зарождения метрологии и стандартизации и сертификации. Основные вехи развития стандартизации и метрологии. Стандартизация как система упорядочения объектов на основе создания нормативно-технических документов. Технические нормативные правовые акты (ТНПА) в области технического нормирования и стандартизации (ТНиС). Объекты упорядочения: изделия, процессы, условные обозначения. Нормативные документы (НД) по стандартизации.

Место ТНиС и сертификации в системе управления производством. Их цели и задачи в плане оптимального учета потребностей и интересов всех участников сферы производства и обращения продукции и услуг.

Уровни стандартизации. Международные организации по стандартизации. ИСО, МЭК, комитеты международных организаций по стандартизации. Структура и функции международных организаций по стандартизации. Национальные организации по стандартизации. Национальный Комитет по ТНиС. Научно-исследовательские институты и территориальные органы Комитета. Базовые и головные организации по стандартизации. Ведомственные органы стандартизации, их функции.

Категории и виды ТНПА, сфера их действия (область применения). Международные ТНПА по ТНиС (международные стандарты и рекомендации). ТНПА, действующие в Республике Беларусь.

Виды ТНПА. Общетехнические и организационно-методические стандарты. Стандарты терминов, определений, условных обозначений, стандарты рядов предпочтительных чисел (параметрические стандарты), стандарты типовых технологических процессов и др.

Системы стандартов. Примеры систем стандартов.

Планирование работ по созданию нормативной базы стандартизации. Разработка технического задания на стандарт, разработка первой редакции стандарта, и ее рассылка на отзывы, сбор и обработка отзывов, разработка второй редакции стандарта. Согласительное совещание по проекту стандарта.

Порядок утверждения и регистрации ТНПА, их издание, распространение и внедрение.
Тема 2.6 Методические основы ТНиС. Размерные и

параметрические ряды

Ряды предпочтительных чисел – теоретическая база ТНиС. Образование рядов предпочтительных чисел на основе арифметической и геометрической прогрессий, свойства рядов. Ряды R и E, производные ряды. Применение указанных рядов в практике ТНиС.

Основные методы стандартизации: ограничения (симплификации), типизации, унификации и агрегатирования. Характеристика и сравнительная оценка этих методов, примеры применения.

Перспективные направления работ по ТНиС. Комплексная и опережающая стандартизация. Системы стандартов (стандартизации, конструкторской документации, обеспечения единства измерений и др.).
Тема 2.8 Государственный надзор и ведомственный контроль над внедрением и соблюдением ТНПА. Экономические

вопросы стандартизации

Цели, задачи и содержание государственного надзора и ведомственного контроля, порядок их проведения. Ответственность за несоблюдение ТНПА.

Экономическая эффективность ТНиС. Основные принципы выбора уровней норм и требований, устанавливаемых в НД по стандартизации. Критерии эффективности решений, принимаемых в вопросах стандартизации.
Тема 2.9 Стандартизация и взаимозаменяемость

Термины и определения в области взаимозаменяемости. Связь между стандартизацией и взаимозаменяемостью. Виды взаимозаменяемости. Система стандартов, регламентирующих основные нормы взаимозаменяемости.

Качество объекта, методы оценки качества. Квалиметрия. Шкалы, применяемые для оценки уровня свойств (наименований, порядка, интервалов, отношений). Показатели качества: единичные, интегральные и комплексные.

Системы менеджмента качества.

Контроль качества продукции. Понятие контроля. Место контроля в жизненном цикле продукции. Виды контроля: допусковый, измерительный и органолептический. Метрологический запас по точности при контроле. Основные правила выбора средств измерений и контроля.

Испытания продукции. Система аккредитации поверочных и испытательных лабораторий.

Раздел 3 Основы оценки соответствия (сертификации)
Тема 3.1 Цели и задачи ОС, основные термины и определения

Оценка соответствия требованиям ТНПА, ее цели и задачи. Общие понятия в области ОС, виды работ, участники сертификации, виды документов по сертификации. Основные правила системы сертификации продукции, процессов и услуг.

Организационная структура НСОС, ее функции и ответственность. Контроль функционирования НСОС. Международные и региональные системы ОС, связь между ними и взаимодействие. Информационное обеспечение этого взаимодействия.

Республиканский орган по ОС, его цели и задачи. Организационная структура национального органа по сертификации, его обязанности, права и ответственность.

Другие органы по ОС, общие требования к ним. Задачи, функции, права и обязанности этих органов, порядок их аккредитации и финансирования. Инспекционный контроль над органами по сертификации.

Нормативная база ОС. Требования к документации органов сертификации. Системы международных, региональных и национальных ТНПА, используемых при сертификации.

Функции органа по ОС однородной продукции, требования к его персоналу. Документация, обязательная для организации работы органа по сертификации однородной продукции.

Порядок проведения ОС. Выбор схемы сертификации. Проведение испытаний для целей сертификации. Анализ состояния производства и сертификация систем качества при обязательной сертификации продукции.

Оформление результатов сертификации. Выдача сертификата соответствия на продукцию. Инспекционный контроль над сертифицированной продукцией. Сертификация услуг.

Орган по сертификации систем качества, его функции, права и обязанности. Порядок проведения работ по сертификации систем менеджмента качества, основные этапы и их содержание. Рассмотрение и оформление результатов сертификации, инспекционный контроль над сертифицированными системами качества.

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ

1. Аналоговые и цифровые комбинированные приборы для измерения силы тока, напряжения и сопротивления.

2. Измерение мощности.

3. Измерение напряжений.

4. Измерение частотных и временных параметров радиосигналов.

5. Исследование методов и средств измерений фазовых сдвигов.

6. Исследование универсального электронно-лучевого осциллографа.

7. Анализ спектра, измерение параметров модуляции и нелинейных искажений сигналов.

8. Измерение параметров двухполюсников и четырехполюсников.

9. Измерение геометрических параметров универсальным измерительным инструментом.

10. Оптико-механические средства измерений.

11. Параметрические измерительные преобразователи для ЭИНВ.

12. Генераторные измерительные преобразователи для ЭИНВ.

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕМ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

1. Характеристики средств измерений.

2 .Обработка результатов измерений с однократными наблюдениями.

3. Обработка результатов многократных наблюдений при прямых измерениях.

4. Обработка результатов многократных наблюдений при косвенных измерениях.

5. Государственная система стандартизации.

6. Методические основы стандартизации.

7. Цели и задачи сертификации. Основные термины и определения.

8. Нормативно-техническое обеспечение сертификации. Сертификация однородной продукции.

9. Сертификация систем менеджмента качества.